Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર. તમે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ સાથે બ્રાઉઝર વર્ઝનનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છો. શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટેડ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા ઇન્ટરનેટ એક્સપ્લોરરમાં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો). વધુમાં, ચાલુ સપોર્ટ સુનિશ્ચિત કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટ બતાવીએ છીએ.
તાજેતરમાં, કૃત્રિમ પાણીના નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ (EWNS) નો ઉપયોગ કરીને નેનો ટેકનોલોજી પર આધારિત એક રસાયણ-મુક્ત એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્લેટફોર્મ વિકસાવવામાં આવ્યું છે. EWNS માં ઉચ્ચ સપાટી ચાર્જ હોય ​​છે અને તે પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ (ROS) થી સમૃદ્ધ છે જે ખોરાકજન્ય પેથોજેન્સ સહિત અનેક સુક્ષ્મસજીવો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે અને નિષ્ક્રિય કરી શકે છે. અહીં બતાવવામાં આવ્યું છે કે સંશ્લેષણ દરમિયાન તેમના ગુણધર્મોને તેમની એન્ટિબેક્ટેરિયલ ક્ષમતાને વધુ વધારવા માટે ફાઇન-ટ્યુન અને ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકાય છે. EWNS પ્રયોગશાળા પ્લેટફોર્મ સંશ્લેષણ પરિમાણોને બદલીને EWNS ના ગુણધર્મોને ફાઇન-ટ્યુન કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું હતું. EWNS ગુણધર્મો (ચાર્જ, કદ અને ROS સામગ્રી) નું લાક્ષણિકતા આધુનિક વિશ્લેષણાત્મક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું. વધુમાં, એસ્ચેરીચિયા કોલી, સાલ્મોનેલા એન્ટરિકા, લિસ્ટેરિયા ઇનોકુઆ, માયકોબેક્ટેરિયમ પેરા ફોર્ટિટમ અને સેકરોમીસીસ સેરેવિસીયા જેવા ખાદ્ય સુક્ષ્મસજીવોને કાર્બનિક દ્રાક્ષના ટામેટાંની સપાટી પર તેમની માઇક્રોબાયલ નિષ્ક્રિયતા ક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે ઇનોક્યુલેટ કરવામાં આવ્યા હતા. અહીં રજૂ કરાયેલા પરિણામો દર્શાવે છે કે EWNS ના ગુણધર્મોને સંશ્લેષણ દરમિયાન ફાઇન-ટ્યુન કરી શકાય છે, જેના પરિણામે નિષ્ક્રિયતા કાર્યક્ષમતામાં ઘાતાંકીય વધારો થાય છે. ખાસ કરીને, સપાટીના ચાર્જમાં ચાર ગણો વધારો થયો, અને ROS સામગ્રીમાં વધારો થયો. 40,000 #/cm3 EWNS ના એરોસોલ ડોઝના 45 મિનિટના સંપર્ક પછી માઇક્રોબાયલ દૂર કરવાનો દર માઇક્રોબાયલ રીતે આધારિત હતો અને 1.0 થી 3.8 લોગ સુધીનો હતો.
સૂક્ષ્મજીવાણુઓનું દૂષણ એ રોગકારક જીવાણુઓ અથવા તેમના ઝેરી તત્વોના ઇન્જેશનને કારણે થતી ખોરાકજન્ય બીમારીનું મુખ્ય કારણ છે. ખોરાકજન્ય બીમારી દર વર્ષે લગભગ 76 મિલિયન બીમારીઓ, 325,000 હોસ્પિટલમાં દાખલ થવા અને 5,000 મૃત્યુ માટે જવાબદાર છે. વધુમાં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એગ્રીકલ્ચર (USDA) નો અંદાજ છે કે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં નોંધાયેલા તમામ ખોરાકજન્ય બીમારીઓના 48 ટકા માટે તાજા ઉત્પાદનોનો વધતો વપરાશ જવાબદાર છે. રોગ નિયંત્રણ અને નિવારણ કેન્દ્રો (CDC) દ્વારા યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ખોરાકજન્ય રોગકારક જીવાણુઓથી થતી બીમારી અને મૃત્યુનો ખર્ચ ખૂબ ઊંચો છે, જેનો અંદાજ દર વર્ષે US$15.6 બિલિયનથી વધુ છે.
હાલમાં, ખાદ્ય સુરક્ષા સુનિશ્ચિત કરવા માટે રાસાયણિક4, કિરણોત્સર્ગ5 અને થર્મલ6 એન્ટિમાઇક્રોબાયલ હસ્તક્ષેપો મુખ્યત્વે ઉત્પાદન શૃંખલામાં મર્યાદિત ક્રિટિકલ કંટ્રોલ પોઈન્ટ્સ (CCPs) પર લાગુ કરવામાં આવે છે (સામાન્ય રીતે લણણી પછી અને/અથવા પેકેજિંગ દરમિયાન) અને સતત એવી રીતે અમલમાં મૂકવામાં આવે છે કે તાજી પેદાશ ક્રોસ-પ્રદૂષણને આધિન હોય. 7. ખોરાકજન્ય બીમારી અને ખોરાકના બગાડને વધુ સારી રીતે નિયંત્રિત કરવા માટે એન્ટિમાઇક્રોબાયલ હસ્તક્ષેપોની જરૂર છે અને ખેતરથી ટેબલ સુધીના સતત ઉપયોગ માટે તેનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતા છે. ઓછી અસર અને ખર્ચ.
કૃત્રિમ પાણીના નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ (EWNS) નો ઉપયોગ કરીને સપાટી પર અને હવામાં બેક્ટેરિયાને નિષ્ક્રિય કરવા માટે તાજેતરમાં નેનો ટેકનોલોજી આધારિત રસાયણ-મુક્ત એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્લેટફોર્મ વિકસાવવામાં આવ્યું છે. EVNS ના સંશ્લેષણ માટે, બે સમાંતર પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો: ઇલેક્ટ્રોસ્પ્રે અને પાણી આયનીકરણ (આકૃતિ 1a). EWNS માં અગાઉ ભૌતિક અને જૈવિક ગુણધર્મોનો એક અનન્ય સમૂહ હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે8,9,10. EWNS માં પ્રતિ રચના સરેરાશ 10 ઇલેક્ટ્રોન અને સરેરાશ નેનોમીટર કદ 25 nm છે (આકૃતિ 1b,c)8,9,10. વધુમાં, ઇલેક્ટ્રોન સ્પિન રેઝોનન્સ (ESR) એ દર્શાવ્યું હતું કે EWNS માં મોટી માત્રામાં પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ (ROS), મુખ્યત્વે હાઇડ્રોક્સિલ (OH•) અને સુપરઓક્સાઇડ (O2-) રેડિકલ (આકૃતિ 1c) 8 હોય છે. EWNS લાંબા સમય સુધી હવામાં રહે છે અને હવામાં લટકાવેલા અને સપાટી પર હાજર સૂક્ષ્મજીવાણુઓ સાથે અથડાઈ શકે છે, તેમના ROS પેલોડ પહોંચાડે છે અને માઇક્રોબાયલ નિષ્ક્રિયતાનું કારણ બને છે (આકૃતિ 1d). આ અગાઉના અભ્યાસોએ એ પણ દર્શાવ્યું હતું કે EWNS સપાટી પર અને હવામાં માયકોબેક્ટેરિયા સહિત જાહેર આરોગ્યના મહત્વના વિવિધ ગ્રામ-નેગેટિવ અને ગ્રામ-પોઝિટિવ બેક્ટેરિયા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે અને નિષ્ક્રિય કરી શકે છે8,9. ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી દર્શાવે છે કે નિષ્ક્રિયતા કોષ પટલના વિક્ષેપને કારણે થઈ હતી. વધુમાં, તીવ્ર ઇન્હેલેશન અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે EWNS ના ઉચ્ચ ડોઝ ફેફસાને નુકસાન અથવા બળતરાનું કારણ નથી8.
(a) ઇલેક્ટ્રોસ્પ્રે ત્યારે થાય છે જ્યારે પ્રવાહી ધરાવતા રુધિરકેશિકા અને કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે. (b) ઉચ્ચ વોલ્ટેજનો ઉપયોગ બે અલગ અલગ ઘટનાઓમાં પરિણમે છે: (i) પાણીનો ઇલેક્ટ્રોસ્પ્રેઇંગ અને (ii) EWNS માં ફસાયેલા પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ (આયનો) નું ઉત્પાદન. (c) EWNS ની અનન્ય રચના. (d) EWNS તેમના નેનોસ્કેલ સ્વભાવને કારણે ખૂબ જ ગતિશીલ છે અને હવામાં ફેલાતા રોગકારક જીવાણુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે.
EWNS એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્લેટફોર્મની તાજા ખોરાકની સપાટી પર ખોરાકજન્ય સુક્ષ્મસજીવોને નિષ્ક્રિય કરવાની ક્ષમતા પણ તાજેતરમાં દર્શાવવામાં આવી છે. એવું પણ દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે EWNS સપાટી ચાર્જનો ઉપયોગ લક્ષિત ડિલિવરી માટે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સાથે સંયોજનમાં થઈ શકે છે. વધુ મહત્ત્વની વાત એ છે કે, EWNS ના સંપર્કમાં આવ્યાના 90 મિનિટની અંદર, E. coli અને Listeria જેવા વિવિધ ખાદ્ય સુક્ષ્મસજીવો સામે કાર્બનિક ટામેટાની પ્રવૃત્તિમાં આશરે 1.4 લોગ ઘટાડો થવાનું આશાસ્પદ પ્રારંભિક પરિણામ જોવા મળ્યું હતું, જેની સાંદ્રતા આશરે 50,000#/cm311 હતી. વધુમાં, પ્રારંભિક ઓર્ગેનોલેપ્ટિક મૂલ્યાંકન પરીક્ષણોએ નિયંત્રણ ટામેટાની તુલનામાં કોઈ ઓર્ગેનોલેપ્ટિક અસર દર્શાવી નથી. જોકે આ પ્રારંભિક નિષ્ક્રિયતા પરિણામો 50,000#/cc ના ખૂબ ઓછા EWNS ડોઝ પર પણ ખોરાક સલામતીનું વચન આપે છે. જુઓ, તે સ્પષ્ટ છે કે ચેપ અને બગાડના જોખમને વધુ ઘટાડવા માટે ઉચ્ચ નિષ્ક્રિયતા ક્ષમતા વધુ ફાયદાકારક રહેશે.
અહીં, અમે EWNS જનરેશન પ્લેટફોર્મના વિકાસ પર અમારા સંશોધન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીશું જેથી સંશ્લેષણ પરિમાણોને ફાઇન ટ્યુન કરી શકાય અને EWNS ના ભૌતિક-રાસાયણિક ગુણધર્મોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને તેમની એન્ટિબેક્ટેરિયલ ક્ષમતા વધારી શકાય. ખાસ કરીને, ઑપ્ટિમાઇઝેશન તેમના સપાટી ચાર્જ (લક્ષિત ડિલિવરી સુધારવા માટે) અને ROS સામગ્રી (નિષ્ક્રિયતા કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે) વધારવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. આધુનિક વિશ્લેષણાત્મક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને અને E. coli, S. enterica, L. innocua, S. cerevisiae અને M. parafortuitum જેવા સામાન્ય ખાદ્ય સુક્ષ્મસજીવોનો ઉપયોગ કરીને ઑપ્ટિમાઇઝ ભૌતિક-રાસાયણિક ગુણધર્મો (કદ, ચાર્જ અને ROS સામગ્રી) નું લાક્ષણિકતાકરણ.
EVNS ને ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા પાણી (18 MΩ cm–1) ના એકસાથે ઇલેક્ટ્રોસ્પ્રેઇંગ અને આયનીકરણ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. ઇલેક્ટ્રિક એટોમાઇઝર 12 નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે પ્રવાહી અને કૃત્રિમ પોલિમર અને સિરામિક કણો 13 અને નિયંત્રિત કદના ફાઇબર 14 ને પરમાણુ બનાવવા માટે થાય છે.
અગાઉના પ્રકાશનો 8, 9, 10, 11 માં વિગતવાર જણાવ્યા મુજબ, એક લાક્ષણિક પ્રયોગમાં, ધાતુના રુધિરકેશિકા અને ગ્રાઉન્ડેડ કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, બે અલગ અલગ ઘટનાઓ બને છે: 1) ઇલેક્ટ્રોસ્પ્રે અને 2) પાણીનું આયનીકરણ. બે ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે એક મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્ર કન્ડેન્સ્ડ પાણીની સપાટી પર નકારાત્મક ચાર્જનું નિર્માણ કરે છે, જેના પરિણામે ટેલર શંકુ બને છે. પરિણામે, રેલે થિયરી16 અનુસાર, ખૂબ ચાર્જ થયેલ પાણીના ટીપાં રચાય છે, જે નાના કણોમાં વિભાજીત થવાનું ચાલુ રાખે છે. તે જ સમયે, એક મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્ર પાણીના કેટલાક અણુઓને વિભાજીત કરે છે અને ઇલેક્ટ્રોનને છીનવી લે છે (આયનીકરણ), જેનાથી મોટી માત્રામાં પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ (ROS)17 ઉત્પન્ન થાય છે. એક સાથે જનરેટ થયેલા ROS18 પેકેટોને EWNS (આકૃતિ 1c) માં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવ્યા હતા.
આકૃતિ 2a માં આ અભ્યાસમાં EWNS સંશ્લેષણમાં વિકસિત અને ઉપયોગમાં લેવાતી EWNS જનરેશન સિસ્ટમ બતાવવામાં આવી છે. બંધ બોટલમાં સંગ્રહિત શુદ્ધ પાણી ટેફલોન ટ્યુબ (2 મીમી આંતરિક વ્યાસ) દ્વારા 30G સ્ટેનલેસ સ્ટીલ સોય (મેટલ કેશિકા) માં આપવામાં આવ્યું હતું. આકૃતિ 2b માં બતાવ્યા પ્રમાણે, પાણીનો પ્રવાહ બોટલની અંદર હવાના દબાણ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. સોય ટેફલોન કન્સોલ સાથે જોડાયેલ છે જેને કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડથી ચોક્કસ અંતરે મેન્યુઅલી ગોઠવી શકાય છે. કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ એક પોલિશ્ડ એલ્યુમિનિયમ ડિસ્ક છે જેમાં સેમ્પલિંગ માટે મધ્યમાં છિદ્ર છે. કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડની નીચે એક એલ્યુમિનિયમ સેમ્પલિંગ ફનલ છે, જે સેમ્પલિંગ પોર્ટ (આકૃતિ 2b) દ્વારા બાકીના પ્રાયોગિક સેટઅપ સાથે જોડાયેલ છે. બધા સેમ્પલર ઘટકો ઇલેક્ટ્રિકલી ગ્રાઉન્ડેડ છે જેથી ચાર્જ બિલ્ડ-અપ ટાળી શકાય જે કણ સેમ્પલિંગને બગાડી શકે.
(a) એન્જિનિયર્ડ વોટર નેનોસ્ટ્રક્ચર જનરેશન સિસ્ટમ (EWNS). (b) સેમ્પલર અને ઇલેક્ટ્રોસ્પ્રે યુનિટનો ક્રોસ સેક્શન જે સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો દર્શાવે છે. (c) બેક્ટેરિયા નિષ્ક્રિયકરણ માટે પ્રાયોગિક સેટઅપ.
ઉપર વર્ણવેલ EWNS જનરેશન સિસ્ટમ EWNS ગુણધર્મોના ફાઇન ટ્યુનિંગને સરળ બનાવવા માટે મુખ્ય ઓપરેટિંગ પરિમાણોને બદલવામાં સક્ષમ છે. EWNS લાક્ષણિકતાઓને ફાઇન-ટ્યુન કરવા માટે લાગુ વોલ્ટેજ (V), સોય અને કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ (L) વચ્ચેનું અંતર અને કેશિલરી દ્વારા પાણીના પ્રવાહ (φ) ને સમાયોજિત કરો. વિવિધ સંયોજનો દર્શાવવા માટે [V (kV), L (cm)] પ્રતીકોનો ઉપયોગ થાય છે. ચોક્કસ સેટ [V, L] નો સ્થિર ટેલર શંકુ મેળવવા માટે પાણીના પ્રવાહને સમાયોજિત કરો. આ અભ્યાસના હેતુઓ માટે, કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ (D) નું છિદ્ર 0.5 ઇંચ (1.29 cm) પર સેટ કરવામાં આવ્યું હતું.
મર્યાદિત ભૂમિતિ અને અસમપ્રમાણતાને કારણે, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાતની ગણતરી પ્રથમ સિદ્ધાંતોથી કરી શકાતી નથી. તેના બદલે, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ગણતરી કરવા માટે QuickField™ સોફ્ટવેર (Svendborg, Denmark)19 નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર એકસમાન નથી, તેથી રુધિરકેશિકાના ટોચ પર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનું મૂલ્ય વિવિધ રૂપરેખાંકનો માટે સંદર્ભ મૂલ્ય તરીકે ઉપયોગમાં લેવાયું હતું.
અભ્યાસ દરમિયાન, ટેલર શંકુ રચના, ટેલર શંકુ સ્થિરતા, EWNS ઉત્પાદન સ્થિરતા અને પ્રજનનક્ષમતાના સંદર્ભમાં વોલ્ટેજ અને સોય અને કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના અંતરના અનેક સંયોજનોનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. પૂરક કોષ્ટક S1 માં વિવિધ સંયોજનો દર્શાવવામાં આવ્યા છે.
EWNS જનરેશન સિસ્ટમનું આઉટપુટ કણ સંખ્યા સાંદ્રતા માપવા માટે સ્કેનિંગ મોબિલિટી પાર્ટિકલ સાઈઝર (SMPS, મોડેલ 3936, TSI, શોરવ્યુ, મિનેસોટા) સાથે સીધું જોડાયેલું હતું અને અમારા અગાઉના પ્રકાશનમાં વર્ણવ્યા મુજબ, એરોસોલ પ્રવાહ માપવા માટે ફેરાડે એરોસોલ ઇલેક્ટ્રોમીટર (TSI, મોડેલ 3068B, શોરવ્યુ, USA). MN) સાથે ઉપયોગમાં લેવાયું હતું. SMPS અને એરોસોલ ઇલેક્ટ્રોમીટર બંને 0.5 L/મિનિટ (કુલ નમૂના પ્રવાહ 1 L/મિનિટ) ના પ્રવાહ દરે નમૂના લેવામાં આવ્યા હતા. કણ સાંદ્રતા અને એરોસોલ પ્રવાહ 120 સેકન્ડ માટે માપવામાં આવ્યા હતા. માપન 30 વખત પુનરાવર્તિત કરો. કુલ એરોસોલ ચાર્જ વર્તમાન માપન પરથી ગણવામાં આવે છે, અને સરેરાશ EWNS ચાર્જ નમૂના લેવામાં આવેલા EWNS કણોની કુલ સંખ્યા પરથી અંદાજવામાં આવે છે. EWNS ની સરેરાશ કિંમત સમીકરણ (1) નો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરી શકાય છે:
જ્યાં IEl એ માપેલ પ્રવાહ છે, NSMPS એ SMPS વડે માપવામાં આવતી સંખ્યા સાંદ્રતા છે, અને φEl એ ઇલેક્ટ્રોમીટરનો પ્રવાહ દર છે.
કારણ કે સાપેક્ષ ભેજ (RH) સપાટીના ચાર્જને અસર કરે છે, પ્રયોગ દરમિયાન તાપમાન અને (RH) અનુક્રમે 21°C અને 45% પર સ્થિર રાખવામાં આવ્યા હતા.
EWNS ના કદ અને આયુષ્ય માપવા માટે એટોમિક ફોર્સ માઇક્રોસ્કોપી (AFM), એસાયલમ MFP-3D (એસાયલમ રિસર્ચ, સાન્ટા બાર્બરા, CA) અને AC260T પ્રોબ (ઓલિમ્પસ, ટોક્યો, જાપાન) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. AFM સ્કેન રેટ 1 Hz છે અને સ્કેન એરિયા 5 µm×5 µm છે જેમાં 256 સ્કેન લાઇન છે. બધી છબીઓને એસાયલમ સોફ્ટવેર (100 nm ની રેન્જ અને 100 pm ની થ્રેશોલ્ડ સાથેનો માસ્ક) નો ઉપયોગ કરીને પ્રથમ ક્રમની છબી ગોઠવણીને આધિન કરવામાં આવી હતી.
સેમ્પલિંગ ફનલને દૂર કરો અને અભ્રક સપાટીને કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડથી 2.0 સે.મી.ના અંતરે સરેરાશ 120 સેકન્ડ માટે મૂકો જેથી કણોનું સંકલન અને અભ્રક સપાટી પર અનિયમિત ટીપાંનું નિર્માણ ટાળી શકાય. EWNS સીધા તાજી કાપેલી અભ્રક સપાટીઓ પર લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું (ટેડ પેલા, રેડિંગ, CA). સ્પટરિંગ પછી તરત જ, અભ્રક સપાટીને AFM નો ઉપયોગ કરીને વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવામાં આવી હતી. તાજી કાપેલી અભ્રકનો સપાટી સંપર્ક કોણ 0° ની નજીક છે, તેથી EWNS ગુંબજ આકારમાં અભ્રક સપાટી પર ફેલાય છે20. પ્રસરેલા ટીપાંનો વ્યાસ (a) અને ઊંચાઈ (h) સીધા AFM ટોપોગ્રાફીમાંથી માપવામાં આવ્યા હતા અને અમારી અગાઉ માન્ય પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ગુંબજવાળા પ્રસરણ વોલ્યુમ EWNS ની ગણતરી કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે8. ધારી રહ્યા છીએ કે ઓનબોર્ડ EVNS સમાન વોલ્યુમ ધરાવે છે, સમકક્ષ વ્યાસ સમીકરણ (2) માંથી ગણતરી કરી શકાય છે:
અમારી અગાઉ વિકસિત પદ્ધતિ અનુસાર, EWNS માં ટૂંકા ગાળાના રેડિકલ ઇન્ટરમીડિયેટ્સની હાજરી શોધવા માટે ઇલેક્ટ્રોન સ્પિન રેઝોનન્સ (ESR) સ્પિન ટ્રેપનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. એરોસોલ્સને 235 mM DEPMPO (5-(ડાયથોક્સીફોસ્ફોરીલ)-5-મિથાઈલ-1-પાયરોલિન-એન-ઓક્સાઇડ) (ઓક્સીસ ઇન્ટરનેશનલ ઇન્ક., પોર્ટલેન્ડ, ઓરેગોન) ધરાવતા દ્રાવણમાંથી પસાર કરવામાં આવ્યા હતા. બધા EPR માપન બ્રુકર EMX સ્પેક્ટ્રોમીટર (બ્રુકર ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ ઇન્ક. બિલેરિકા, MA, USA) અને ફ્લેટ સેલ એરેનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યા હતા. ડેટા એકત્રિત કરવા અને વિશ્લેષણ કરવા માટે Acquisit સોફ્ટવેર (બ્રુકર ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ ઇન્ક. બિલેરિકા, MA, USA) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ROS લાક્ષણિકતા ફક્ત ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓના સમૂહ [-6.5 kV, 4.0 cm] માટે કરવામાં આવી હતી. ઇમ્પેક્ટરમાં EWNS ના નુકસાનને ધ્યાનમાં લીધા પછી SMPS નો ઉપયોગ કરીને EWNS સાંદ્રતા માપવામાં આવી હતી.
205 ડ્યુઅલ બીમ ઓઝોન મોનિટર™ (2B ટેક્નોલોજીસ, બોલ્ડર, કંપની)8,9,10 નો ઉપયોગ કરીને ઓઝોન સ્તરનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.
બધા EWNS ગુણધર્મો માટે, માપન મૂલ્ય એ માપનો સરેરાશ છે, અને માપન ભૂલ એ પ્રમાણભૂત વિચલન છે. ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ EWNS એટ્રિબ્યુટના મૂલ્યની તુલના બેઝ EWNS ના અનુરૂપ મૂલ્ય સાથે કરવા માટે એક t-પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.
આકૃતિ 2c એ અગાઉ વિકસિત અને લાક્ષણિક ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રિસિપિટેશન પાસ થ્રુ સિસ્ટમ (EPES) દર્શાવે છે જેનો ઉપયોગ EWNS11 ને સપાટી પર લક્ષ્ય બનાવવા માટે કરી શકાય છે. EPES એક મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સાથે EWNS ચાર્જનો ઉપયોગ કરે છે જે લક્ષ્યની સપાટી પર સીધા "પોઇન્ટ" કરે છે. EPES સિસ્ટમની વિગતો Pyrgiotakis et al.11 દ્વારા તાજેતરના પ્રકાશનમાં રજૂ કરવામાં આવી છે. આમ, EPES માં 3D પ્રિન્ટેડ PVC ચેમ્બરનો સમાવેશ થાય છે જેમાં ટેપર્ડ છેડા હોય છે જેમાં 15.24 સેમીના અંતરે બે સમાંતર સ્ટેનલેસ સ્ટીલ (304 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, મિરર પોલિશ્ડ) મેટલ પ્લેટો હોય છે. બોર્ડ બાહ્ય ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત (બર્ટ્રન 205B-10R, સ્પેલમેન, હૌપ્પોજ, NY) સાથે જોડાયેલા હતા, નીચેનું બોર્ડ હંમેશા પોઝિટિવ હતું અને ટોચનું બોર્ડ હંમેશા ગ્રાઉન્ડેડ (ફ્લોટિંગ) હતું. ચેમ્બરની દિવાલો એલ્યુમિનિયમ ફોઇલથી ઢંકાયેલી હોય છે, જે કણોના નુકસાનને રોકવા માટે ઇલેક્ટ્રિકલી ગ્રાઉન્ડેડ હોય છે. ચેમ્બરમાં સીલબંધ ફ્રન્ટ લોડિંગ ડોર છે જે પરીક્ષણ સપાટીઓને પ્લાસ્ટિક રેક્સ પર મૂકવાની મંજૂરી આપે છે, ઉચ્ચ વોલ્ટેજ હસ્તક્ષેપ ટાળવા માટે તેમને નીચેની મેટલ પ્લેટ પરથી ઉપાડે છે.
EPES માં EWNS ની ડિપોઝિશન કાર્યક્ષમતાની ગણતરી પૂરક આકૃતિ S111 માં વિગતવાર અગાઉ વિકસિત પ્રોટોકોલ અનુસાર કરવામાં આવી હતી.
કંટ્રોલ ચેમ્બર તરીકે, નળાકાર ચેમ્બરમાંથી બીજો પ્રવાહ EPES સિસ્ટમ સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલ છે જેમાં EWNS દૂર કરવા માટે મધ્યવર્તી HEPA ફિલ્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આકૃતિ 2c માં બતાવ્યા પ્રમાણે, EWNS એરોસોલને શ્રેણીમાં જોડાયેલા બે ચેમ્બર દ્વારા પમ્પ કરવામાં આવ્યો હતો. કંટ્રોલ રૂમ અને EPES વચ્ચેનું ફિલ્ટર બાકી રહેલા કોઈપણ EWNS ને દૂર કરે છે જેના પરિણામે સમાન તાપમાન (T), સંબંધિત ભેજ (RH) અને ઓઝોન સ્તર આવે છે.
મહત્વપૂર્ણ ખોરાકજન્ય સુક્ષ્મસજીવો તાજા ઉત્પાદનોને દૂષિત કરતા જોવા મળ્યા છે જેમ કે એસ્ચેરીચીયા કોલી (ATCC #27325), એક મળ સૂચક, સાલ્મોનેલા એન્ટરિકા (ATCC #53647), એક ખોરાકજન્ય રોગકારક, લિસ્ટેરિયા ઇનોકુઆ (ATCC #33090), જે રોગકારક લિસ્ટેરિયા મોનોસાયટોજીન્સનો વિકલ્પ છે. , બગાડવાના ખમીરના વિકલ્પ તરીકે સેકરોમીસીસ સેરેવિસીયા (ATCC #4098), અને વધુ પ્રતિરોધક જીવંત બેક્ટેરિયા તરીકે માયકોબેક્ટેરિયમ પેરાફોર્ટ્યુટસ (ATCC #19686) ATCC (માનાસાસ, વર્જિનિયા) પાસેથી ખરીદવામાં આવ્યા હતા.
તમારા સ્થાનિક બજારમાંથી ઓર્ગેનિક દ્રાક્ષના ટામેટાંના બોક્સ રેન્ડમલી ખરીદો અને ઉપયોગ થાય ત્યાં સુધી 4°C પર રેફ્રિજરેટરમાં રાખો (3 દિવસ સુધી). લગભગ 1/2 ઇંચ વ્યાસવાળા એક કદ સાથે પ્રયોગ કરવા માટે ટામેટાં પસંદ કરો.
ઇન્ક્યુબેશન, ઇનોક્યુલેશન, એક્સપોઝર અને કોલોની ગણતરી માટેના પ્રોટોકોલ અમારા અગાઉના પ્રકાશનોમાં વિગતવાર વર્ણવવામાં આવ્યા છે અને પૂરક ડેટા 11 માં વિગતવાર સમજાવવામાં આવ્યા છે. ઇનોક્યુલેટેડ ટામેટાંને 45 મિનિટ માટે 40,000 #/cm3 પર ખુલ્લા કરીને EWNS કામગીરીનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. ટૂંકમાં, t = 0 મિનિટના સમયે, બચી ગયેલા સુક્ષ્મસજીવોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે ત્રણ ટામેટાંનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ત્રણ ટામેટાંને EPES માં મૂકવામાં આવ્યા હતા અને 40,000 #/cc (EWNS ખુલ્લા ટામેટાં) પર EWNS ના સંપર્કમાં લાવવામાં આવ્યા હતા અને અન્ય ત્રણને નિયંત્રણ ચેમ્બર (નિયંત્રણ ટામેટાં) માં મૂકવામાં આવ્યા હતા. કોઈપણ ટામેટાં જૂથો પર વધારાની પ્રક્રિયા કરવામાં આવી ન હતી. EWNS ની અસરનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે EWNS-ખુલ્લા ટામેટાં અને નિયંત્રણો 45 મિનિટ પછી દૂર કરવામાં આવ્યા હતા.
દરેક પ્રયોગ ત્રણ નકલોમાં કરવામાં આવ્યો હતો. પૂરક ડેટામાં વર્ણવેલ પ્રોટોકોલ અનુસાર ડેટા વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.
E. coli, Enterobacter, અને L. innocua બેક્ટેરિયલ નમૂનાઓ જે EWNS (45 મિનિટ, EWNS એરોસોલ સાંદ્રતા 40,000 #/cm3) ના સંપર્કમાં આવ્યા હતા અને ખુલ્લા ન હતા, તેમને નિષ્ક્રિયકરણ પદ્ધતિઓનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે પેલેટ કરવામાં આવ્યા હતા. 0.1 M સોડિયમ કેકોડાયલેટ દ્રાવણ (pH 7.4) માં 2.5% ગ્લુટારાલ્ડીહાઇડ, 1.25% પેરાફોર્માલ્ડીહાઇડ અને 0.03% પિક્રિક એસિડના ફિક્સેટિવ સાથે ઓરડાના તાપમાને 2 કલાક માટે અવક્ષેપને સ્થિર કરવામાં આવ્યો હતો. ધોવા પછી, તેમને 1% ઓસ્મિયમ ટેટ્રોક્સાઇડ (OsO4)/1.5% પોટેશિયમ ફેરોસાયનાઇડ (KFeCN6) સાથે 2 કલાક માટે સ્થિર કરવામાં આવ્યા હતા, 3 વખત પાણીથી ધોવામાં આવ્યા હતા અને 1% યુરેનાઇલ એસિટેટમાં 1 કલાક માટે ઉકાળવામાં આવ્યા હતા, પછી પાણીથી બે વાર ધોવામાં આવ્યા હતા. ત્યારબાદ ડિહાઇડ્રેશન 50%, 70%, 90%, 100% આલ્કોહોલના 10 મિનિટ દરેક. ત્યારબાદ નમૂનાઓને 1 કલાક માટે પ્રોપીલીન ઓક્સાઇડમાં મૂકવામાં આવ્યા અને પ્રોપીલીન ઓક્સાઇડ અને TAAP એપોન (મેરિવાક કેનેડા ઇન્ક. સેન્ટ લોરેન્ટ, CA) ના 1:1 મિશ્રણથી ગર્ભિત કરવામાં આવ્યા. નમૂનાઓને TAAB એપોનમાં એમ્બેડ કરવામાં આવ્યા અને 48 કલાક માટે 60°C પર પોલિમરાઇઝ કરવામાં આવ્યા. ક્યુર્ડ કરેલા દાણાદાર રેઝિનને TEM દ્વારા JEOL 1200EX (JEOL, ટોક્યો, જાપાન) નો ઉપયોગ કરીને કાપીને વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવામાં આવ્યું, જે AMT 2k CCD કેમેરાથી સજ્જ પરંપરાગત ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ (એડવાન્સ્ડ માઇક્રોસ્કોપી ટેક્નિક્સ, કોર્પ., વોબર્ન, MA, USA) છે.
બધા પ્રયોગો ત્રિપુટીમાં હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. દરેક સમય બિંદુ માટે, બેક્ટેરિયલ વોશને ત્રિપુટીમાં પ્લેટેડ કરવામાં આવ્યા હતા, જેના પરિણામે દરેક બિંદુ દીઠ કુલ નવ ડેટા પોઇન્ટ મળ્યા હતા, જેનો સરેરાશ તે ચોક્કસ જીવતંત્ર માટે બેક્ટેરિયલ સાંદ્રતા તરીકે ઉપયોગમાં લેવાયો હતો. માપન ભૂલ તરીકે પ્રમાણભૂત વિચલનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. બધા પોઇન્ટ ગણાય છે.
t = 0 મિનિટની સરખામણીમાં બેક્ટેરિયાની સાંદ્રતામાં ઘટાડાનો લઘુગણક નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરવામાં આવ્યો હતો:
જ્યાં C0 એ 0 સમયે નિયંત્રણ નમૂનામાં બેક્ટેરિયાની સાંદ્રતા છે (એટલે ​​કે સપાટી સુકાઈ ગયા પછી પરંતુ ચેમ્બરમાં મૂકતા પહેલા) અને Cn એ n મિનિટના સંપર્ક પછી સપાટી પર બેક્ટેરિયાની સાંદ્રતા છે.
૪૫ મિનિટના સંપર્ક સમયગાળા દરમિયાન બેક્ટેરિયાના કુદરતી અધોગતિ માટે, ૪૫ મિનિટના નિયંત્રણ સમયગાળાની તુલનામાં લોગ-ઘટાડાની ગણતરી પણ નીચે મુજબ કરવામાં આવી હતી:
જ્યાં Cn એ n સમયે નિયંત્રણ નમૂનામાં બેક્ટેરિયાની સાંદ્રતા છે અને Cn-Control એ n સમયે નિયંત્રણ બેક્ટેરિયાની સાંદ્રતા છે. ડેટા નિયંત્રણની તુલનામાં લોગ ઘટાડા તરીકે રજૂ કરવામાં આવે છે (કોઈ EWNS એક્સપોઝર નથી).
અભ્યાસ દરમિયાન, ટેલર શંકુ રચના, ટેલર શંકુ સ્થિરતા, EWNS ઉત્પાદન સ્થિરતા અને પ્રજનનક્ષમતાના સંદર્ભમાં સોય અને કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના વોલ્ટેજ અને અંતરના અનેક સંયોજનોનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. પૂરક કોષ્ટક S1 માં વિવિધ સંયોજનો દર્શાવવામાં આવ્યા છે. સ્થિર અને પ્રજનનક્ષમ ગુણધર્મો (ટેલર શંકુ, EWNS ઉત્પાદન અને સમય જતાં સ્થિરતા) દર્શાવતા સંપૂર્ણ અભ્યાસ માટે બે કેસ પસંદ કરવામાં આવ્યા હતા. આકૃતિ 3 માં બે કેસ માટે ROS ના ચાર્જ, કદ અને સામગ્રી પરના પરિણામો બતાવવામાં આવ્યા છે. પરિણામોનો સારાંશ કોષ્ટક 1 માં પણ આપવામાં આવ્યો છે. સંદર્ભ માટે, આકૃતિ 3 અને કોષ્ટક 1 માં અગાઉ સંશ્લેષિત બિન-ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ EWNS8, 9, 10, 11 (બેઝલાઇન-EWNS) ના ગુણધર્મો શામેલ છે. બે-પૂંછડીવાળા ટી-ટેસ્ટનો ઉપયોગ કરીને આંકડાકીય મહત્વની ગણતરીઓ પૂરક કોષ્ટક S2 માં ફરીથી પ્રકાશિત કરવામાં આવી છે. વધુમાં, વધારાના ડેટામાં કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ સેમ્પલિંગ હોલ વ્યાસ (D) ની અસર અને ગ્રાઉન્ડ ઇલેક્ટ્રોડ અને સોયની ટોચ (L) વચ્ચેના અંતર પરના અભ્યાસનો સમાવેશ થાય છે (પૂરક આંકડા S2 અને S3).
(a–c) AFM કદ વિતરણ. (d–f) સપાટી ચાર્જ લાક્ષણિકતા. (g) ROS અને ESR નું લાક્ષણિકતાકરણ.
એ પણ નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે ઉપરોક્ત બધી પરિસ્થિતિઓ માટે, માપેલા આયનીકરણ પ્રવાહો 2-6 µA ની રેન્જમાં હતા, અને વોલ્ટેજ -3.8 થી -6.5 kV ની રેન્જમાં હતા, જેના પરિણામે આ સિંગલ-ટર્મિનલ EWNS માટે 50 mW કરતા ઓછો પાવર વપરાશ થયો. . જનરેશન મોડ્યુલ. જોકે EWNS ને ઉચ્ચ દબાણ હેઠળ સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું, ઓઝોન સ્તર ખૂબ જ ઓછું હતું, ક્યારેય 60 ppb થી વધુ નહોતું.
પૂરક આકૃતિ S4 અનુક્રમે [-6.5 kV, 4.0 cm] અને [-3.8 kV, 0.5 cm] દૃશ્યો માટે સિમ્યુલેટેડ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો દર્શાવે છે. [-6.5 kV, 4.0 cm] અને [-3.8 kV, 0.5 cm] દૃશ્યો અનુસાર ક્ષેત્રોની ગણતરી અનુક્રમે 2 × 105 V/m અને 4.7 × 105 V/m તરીકે કરવામાં આવી છે. આ અપેક્ષિત છે, કારણ કે બીજા કિસ્સામાં વોલ્ટેજ અને અંતરનો ગુણોત્તર ઘણો વધારે છે.
આકૃતિ 3a,b માં AFM8 વડે માપવામાં આવેલ EWNS વ્યાસ દર્શાવે છે. [-6.5 kV, 4.0 cm] અને [-3.8 kV, 0.5 cm] દૃશ્યો માટે સરેરાશ EWNS વ્યાસ અનુક્રમે 27 nm અને 19 nm તરીકે ગણવામાં આવ્યા હતા. [-6.5 kV, 4.0 cm] અને [-3.8 kV, 0.5 cm] કિસ્સાઓમાં વિતરણોના ભૌમિતિક પ્રમાણભૂત વિચલનો અનુક્રમે 1.41 અને 1.45 છે, જે સાંકડા કદ વિતરણ સૂચવે છે. સરેરાશ કદ અને ભૌમિતિક પ્રમાણભૂત વિચલન બંને બેઝલાઇન-EWNS ની ખૂબ નજીક છે, અનુક્રમે 25 nm અને 1.41 છે. આકૃતિ 3c માં સમાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સમાન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવેલ બેઝલાઇન EWNS નું કદ વિતરણ દર્શાવે છે.
આકૃતિ 3d,e માં ચાર્જ લાક્ષણિકતાના પરિણામો દર્શાવે છે. ડેટા સાંદ્રતા (#/cm3) અને વર્તમાન (I) ના 30 એકસાથે માપનના સરેરાશ માપ છે. વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે EWNS પર સરેરાશ ચાર્જ [-6.5 kV, 4.0 cm] અને [-3.8 kV, 0.5 cm] માટે અનુક્રમે 22 ± 6 e- અને 44 ± 6 e- છે. બેઝલાઇન-EWNS (10 ± 2 e-) ની તુલનામાં, તેમનો સપાટી ચાર્જ નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે, [-6.5 kV, 4.0 cm] દૃશ્ય કરતા બમણું અને [-3 .8 kV, 0.5 cm] કરતા ચાર ગણું. 3f મૂળભૂત EWNS ચુકવણી ડેટા દર્શાવે છે.
EWNS નંબર સાંદ્રતા નકશા (પૂરક આકૃતિઓ S5 અને S6) પરથી, તે જોઈ શકાય છે કે [-6.5 kV, 4.0 cm] દ્રશ્યમાં [-3.8 kV, 0.5 cm] દ્રશ્ય કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ કણો છે. એ પણ નોંધવું જોઈએ કે EWNS નંબર સાંદ્રતાનું 4 કલાક સુધી નિરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું (પૂરક આકૃતિઓ S5 અને S6), જ્યાં EWNS જનરેશન સ્થિરતા બંને કિસ્સાઓમાં કણો સંખ્યા સાંદ્રતાના સમાન સ્તર દર્શાવે છે.
આકૃતિ 3g [-6.5 kV, 4.0 cm] પર ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ EWNS માટે નિયંત્રણ (પૃષ્ઠભૂમિ) બાદબાકી પછી EPR સ્પેક્ટ્રમ દર્શાવે છે. અગાઉ પ્રકાશિત પેપરમાં ROS સ્પેક્ટ્રમની સરખામણી EWNS બેઝલાઇન સાથે પણ કરવામાં આવી છે. સ્પિન ટ્રેપ સાથે પ્રતિક્રિયા આપતા EWNS ની ગણતરી કરેલ સંખ્યા 7.5 × 104 EWNS/s છે, જે અગાઉ પ્રકાશિત બેઝલાઇન-EWNS8 જેવી જ છે. EPR સ્પેક્ટ્રા સ્પષ્ટપણે બે પ્રકારના ROS ની હાજરી દર્શાવે છે, જ્યાં O2- પ્રબળ હતું, જ્યારે OH• ઓછી માત્રામાં હાજર હતું. વધુમાં, ટોચની તીવ્રતાની સીધી સરખામણી દર્શાવે છે કે ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ EWNS માં બેઝલાઇન EWNS ની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ ROS સામગ્રી હતી.
આકૃતિ 4 માં EPES માં EWNS ની ડિપોઝિશન કાર્યક્ષમતા દર્શાવે છે. ડેટાનો સારાંશ કોષ્ટક I માં પણ આપવામાં આવ્યો છે અને તેની મૂળ EWNS ડેટા સાથે સરખામણી કરવામાં આવી છે. બંને EUNS કેસોમાં, 3.0 kV ના ઓછા વોલ્ટેજ પર પણ ડિપોઝિશન 100% ની નજીક હતું. સામાન્ય રીતે, સપાટીના ચાર્જમાં ફેરફારને ધ્યાનમાં લીધા વિના 100% ડિપોઝિશન પ્રાપ્ત કરવા માટે 3.0 kV પૂરતું છે. સમાન પરિસ્થિતિઓમાં, ઓછા ચાર્જ (EWNS દીઠ સરેરાશ 10 ઇલેક્ટ્રોન) ને કારણે બેઝલાઇન-EWNS ની ડિપોઝિશન કાર્યક્ષમતા માત્ર 56% હતી.
આકૃતિ 5 અને કોષ્ટક 2 શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિ [-6.5 kV, 4.0 cm] હેઠળ આશરે 40,000 #/cm3 EWNS ના સંપર્કમાં આવ્યા પછી ટામેટાંની સપાટી પર ઇનોક્યુલેટેડ સુક્ષ્મસજીવોના નિષ્ક્રિયકરણની ડિગ્રીનો સારાંશ આપે છે. ઇનોક્યુલેટેડ E. coli અને L. innocua એ 45 મિનિટના સંપર્કમાં આવ્યા પછી 3.8 લોગનો નોંધપાત્ર ઘટાડો દર્શાવ્યો. સમાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, S. enterica એ 2.2 લોગનો ઓછો લોગ ઘટાડો દર્શાવ્યો, જ્યારે S. cerevisiae અને M. parafortuitum એ 1.0 લોગ ઘટાડો દર્શાવ્યો.
ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોગ્રાફ્સ (આકૃતિ 6) E. coli, Salmonella enterica, અને L. innocua કોષોમાં EWNS દ્વારા પ્રેરિત ભૌતિક ફેરફારો દર્શાવે છે જે નિષ્ક્રિયતા તરફ દોરી જાય છે. નિયંત્રણ બેક્ટેરિયાએ અકબંધ કોષ પટલ દર્શાવ્યા હતા, જ્યારે ખુલ્લા બેક્ટેરિયાએ બાહ્ય પટલને નુકસાન પહોંચાડ્યું હતું.
નિયંત્રણ અને ખુલ્લા બેક્ટેરિયાના ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપિક ઇમેજિંગથી પટલને નુકસાન થયું હોવાનું જાણવા મળ્યું.
ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ EWNS ના ભૌતિક-રાસાયણિક ગુણધર્મો પરનો ડેટા સામૂહિક રીતે દર્શાવે છે કે EWNS ગુણધર્મો (સપાટી ચાર્જ અને ROS સામગ્રી) અગાઉ પ્રકાશિત EWNS બેઝલાઇન ડેટા 8,9,10,11 ની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ છે. બીજી બાજુ, તેમનું કદ નેનોમીટર રેન્જમાં રહ્યું, જે અગાઉ પ્રકાશિત પરિણામો જેવું જ છે, જે તેમને લાંબા સમય સુધી હવામાં રહેવાની મંજૂરી આપે છે. અવલોકન કરાયેલ બહુવિક્ષેપ સપાટી ચાર્જમાં ફેરફારો દ્વારા સમજાવી શકાય છે, જે રેલે અસર, રેન્ડમનેસ અને EWNS ના સંભવિત મર્જિંગની તીવ્રતા નક્કી કરે છે. જો કે, નીલ્સન એટ અલ.22 દ્વારા વિગતવાર જણાવ્યા મુજબ, ઉચ્ચ સપાટી ચાર્જ પાણીના ટીપાની સપાટી ઊર્જા/તાણને અસરકારક રીતે વધારીને બાષ્પીભવન ઘટાડે છે. આ સિદ્ધાંતને અમારા અગાઉના પ્રકાશનમાં માઇક્રોડ્રોપ્લેટ્સ22 અને EWNS માટે પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ આપવામાં આવી હતી. ઓવરટાઇમનું નુકસાન કદને પણ અસર કરી શકે છે અને અવલોકન કરાયેલ કદ વિતરણમાં ફાળો આપી શકે છે.
વધુમાં, પરિસ્થિતિના આધારે, પ્રતિ સ્ટ્રક્ચર ચાર્જ લગભગ 22–44 e- છે, જે મૂળભૂત EWNS ની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે, જેમાં પ્રતિ સ્ટ્રક્ચર સરેરાશ 10 ± 2 ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ હોય ​​છે. જો કે, એ નોંધવું જોઈએ કે આ EWNS નો સરેરાશ ચાર્જ છે. સેટો એટ અલ. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે ચાર્જ એકસમાન નથી અને લોગ-નોર્મલ વિતરણને અનુસરે છે21. અમારા અગાઉના કાર્યની તુલનામાં, સપાટી ચાર્જને બમણું કરવાથી EPES સિસ્ટમમાં ડિપોઝિશન કાર્યક્ષમતા લગભગ 100%11 થઈ જાય છે.